石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及保溫板及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的德烈.K.海姆(Andre K Geim)等制備出了石墨烯，并且因此而獲得了 2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯問(wèn)世以來(lái)引起了全世界的重視與研宄熱潮。它擁有著卓越的力學(xué)和物理學(xué)性能，是已知材料最薄、最耐高溫、散熱最快的，還有非常特殊的原子尺度的結(jié)構(gòu)，只有相對(duì)論量子學(xué)才能描述。
[0003]目前，防火高節(jié)能保溫材料存在技術(shù)問(wèn)題，若采用無(wú)機(jī)材料可以做到保溫材料的防火性能，達(dá)到防火要求，但存在著容重大、保溫性差的缺點(diǎn)，多采用天然不可再生材料加工，在能源價(jià)格日益昂貴、資源稀缺的形勢(shì)下，市場(chǎng)及發(fā)展前景有限，若采用有機(jī)材料，其既節(jié)能保溫又達(dá)到節(jié)能要求，但防火又達(dá)不到防火要求。目前，市場(chǎng)上銷(xiāo)量最大的是聚苯乙烯保溫板，它造價(jià)低，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單。經(jīng)過(guò)多年應(yīng)用，其致命弱點(diǎn)也凸顯出來(lái):防火等級(jí)只能做到B2級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有防火高節(jié)能保溫材料存在不能達(dá)到節(jié)能要求，或不能達(dá)到防火要求的問(wèn)題，而提供石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板由混合料和結(jié)合劑制備而成；
[0006]所述的混合料由聚苯乙烯發(fā)泡顆粒與石墨烯納米粉溶液制備而成，其中所述的聚苯乙烯發(fā)泡顆粒與石墨烯納米粉溶液的質(zhì)量比為1: (I?5);所述的聚苯乙烯發(fā)泡顆粒的比重為8kg/m3?20kg/m3;所述的石墨稀納米粉溶液由石墨稀納米粉與水混合而成；所述的石墨稀納米粉與水的質(zhì)量比為1: (10?50)；
[0007]所述的結(jié)合劑為改性水性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合劑、改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑、改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑、改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑或改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑；
[0008]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性水性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，所述的改性水性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合劑按質(zhì)量份數(shù)由100份改性水性環(huán)氧樹(shù)脂、I份?3份吐溫80、I份氯化鎂、30份去離子水和10份?20份固化劑組成；所述的固化劑為三菱公司生產(chǎn)的C-328固化劑；所述的改性水性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(28?155):1 ;所述的改性水性環(huán)氧樹(shù)脂為異腈酸酯改性中環(huán)氧值水性環(huán)氧樹(shù)脂或異腈酸酯改性高環(huán)氧值水性環(huán)氧樹(shù)脂；
[0009]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，所述的改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑由改性酚醛樹(shù)脂與固化劑組成；所述的改性酚醛樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (10?30);所述的固化劑為水、質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸、質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸及對(duì)甲苯磺酸的混合物；所述的水與質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸的質(zhì)量比為3:1 ;所述的水與質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸的質(zhì)量比為1:1 ;所述的水與對(duì)甲苯磺酸的質(zhì)量比為1:1 ；所述的改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(10?30):1 ;所述的改性酚醛樹(shù)脂為聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹(shù)脂、聚酰胺改性酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂、二苯醚甲醛樹(shù)脂或二甲苯改性酚醛樹(shù)脂；
[0010]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，所述的改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑由改性聚酯樹(shù)脂及固化劑組成；所述的改性聚酯樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (5?10);所述的固化劑為過(guò)氧化甲乙酮；所述的改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(10?30):1 ;所述的改性聚酯樹(shù)脂為環(huán)氧聚酯樹(shù)脂；
[0011]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑由改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂與固化劑組成；所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (8?10);所述的固化劑為質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸；所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為100: (10?30);所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂為有機(jī)硅改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂；
[0012]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，所述的改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑由改性脲醛樹(shù)脂與固化劑組成；所述的改性脲醛樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (10?30);所述的固化劑為水、質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸、質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸及質(zhì)量百分含量為30%?36.5%的鹽酸的混合物；所述的水與質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸的質(zhì)量比為1:3 ;所述的水與質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸的質(zhì)量比為1:3 ;所述的水與質(zhì)量百分含量為30%?36.5%的鹽酸的質(zhì)量比為1:3 ;所述的改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(10?20):1 ;所述的改性脲醛樹(shù)脂為三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂。
[0013]石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板的制備方法是按以下步驟進(jìn)行:
[0014]—、將聚苯乙烯顆粒用發(fā)泡機(jī)發(fā)泡，得到聚苯乙烯發(fā)泡顆粒，將石墨烯納米粉與水混合，得到石墨烯納米粉溶液，然后將聚苯乙烯發(fā)泡顆粒置于真空釜內(nèi)，對(duì)真空釜進(jìn)行抽真空至真空負(fù)壓為0.0lMPa?0.09MPa，并在真空負(fù)壓為0.0lMPa?0.09MPa下保壓Imin?lOmin，再將石墨稀納米粉溶液負(fù)壓吸入真空藎中，調(diào)節(jié)真空藎內(nèi)壓力為IMPa?1MPa，并在壓力為IMPa?1MPa下保壓Imin?lOmin，得到混合料；
[0015]所述的聚苯乙稀發(fā)泡顆粒的比重為8kg/m3?20kg/m 3;所述的石墨稀納米粉與水的質(zhì)量比為1: (10?50);所述的聚苯乙烯發(fā)泡顆粒與石墨烯納米粉溶液的質(zhì)量比為1: (I ?5)；
[0016]二、將混合料與結(jié)合劑混合制備，得到板材初料，最后將板材初料壓實(shí)，即得到石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板；
[0017]所述的結(jié)合劑為改性水性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合劑、改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑、改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑、改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑或改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑；
[0018]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性水性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，混合制備具體是按以下步驟進(jìn)行的:按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取100份改性水性環(huán)氧樹(shù)脂、I份?3份吐溫80、I份氯化鎂、30份去離子水、10份?20份固化劑和I份?5份混合料；所述的氯化鎂的純度為95% ;首先將100份改性水性環(huán)氧樹(shù)脂加入攪拌釜內(nèi)，然后依次加入I份?3份吐溫80、1份氯化鎂和30份去離子水，攪拌均勻后，得到改性水性環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)混物，向改性水性環(huán)氧樹(shù)脂中加入I份?5份混合料，攪拌Imin?3min，然后加入10份?20份固化劑，繼續(xù)攪拌Imin?3min，即得到板材初料；所述的固化劑為三菱公司生產(chǎn)的C-328固化劑；所述的改性水性環(huán)氧樹(shù)脂為異腈酸酯改性中環(huán)氧值水性環(huán)氧樹(shù)脂或異腈酸酯改性高環(huán)氧值水性環(huán)氧樹(shù)脂；
[0019]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，混合制備具體是按以下步驟進(jìn)行的:將改性酚醛樹(shù)脂與固化劑混合，得到改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑，將改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑利用噴霧法均勻噴到混合料上，并在攪拌釜中攪拌均勻，即得到板材初料；所述的改性酚醛樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (10?30);所述的固化劑為水、質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸、質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸及對(duì)甲苯磺酸的混合物；所述的水與質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸的質(zhì)量比為3:1 ;所述的水與質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸的質(zhì)量比為1:1;所述的水與對(duì)甲苯磺酸的質(zhì)量比為1:1;所述的改性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(10?30):1 ;所述的改性酚醛樹(shù)脂為聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹(shù)脂、聚酰胺改性酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂、二苯醚甲醛樹(shù)脂或二甲苯改性酚醛樹(shù)脂；
[0020]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，混合制備具體是按以下步驟進(jìn)行的:將改性聚酯樹(shù)脂與固化劑混合，得到改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑，將改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑利用噴霧法均勻噴到混合料上，并在攪拌釜中攪拌均勻，即得到板材初料；所述的改性聚酯樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (5?10);所述的固化劑為過(guò)氧化甲乙酮；所述的改性聚酯樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(10?30):1 ;所述的改性聚酯樹(shù)脂為環(huán)氧聚酯樹(shù)脂；
[0021]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，混合制備具體是按以下步驟進(jìn)行的:將改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂與固化劑混合，得到改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑，將改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑利用噴霧法均勻噴到混合料上，并在攪拌釜中攪拌均勻，即得到板材初料；所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (8?10);所述的固化劑為質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸；所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為100: (10?30);所述的改性三聚氰胺甲醛樹(shù)脂為有機(jī)硅改性三聚氰胺甲醛樹(shù)月旨;
[0022]當(dāng)所述的結(jié)合劑為改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)，混合制備具體是按以下步驟進(jìn)行的:將改性脲醛樹(shù)脂與固化劑混合，得到改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑，將改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑利用噴霧法均勻噴到混合料上，并在攪拌釜中攪拌均勻，即得到板材初料；所述的改性脲醛樹(shù)脂與固化劑的質(zhì)量比為100: (10?30);所述的固化劑為水、質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸、質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸及質(zhì)量百分含量為30%?36.5%的鹽酸的混合物；所述的水與質(zhì)量百分含量為98.4%的硫酸的質(zhì)量比為1:3 ;所述的水與質(zhì)量百分含量為30%?35%的磷酸的質(zhì)量比為1:3 ;所述的水與質(zhì)量百分含量為30%?36.5%的鹽酸的質(zhì)量比為1:3 ;所述的改性脲醛樹(shù)脂結(jié)合劑與混合料的質(zhì)量比為(10?20):1 ;所述的改性脲醛樹(shù)脂為三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂。
[0023]石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板的應(yīng)用，石墨烯不燃聚苯乙烯發(fā)泡保溫板作為內(nèi)外墻節(jié)能保溫材料、屋面節(jié)能保溫材料、制造復(fù)合型保溫板材用于內(nèi)外墻節(jié)能保溫領(lǐng)域。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:1、添加石墨烯:石墨是天然的惰性物質(zhì)，熔點(diǎn)高達(dá)3600攝氏度，石墨粉末可以覆蓋在燃燒界面上，起到隔絕空氣的作用，而石墨烯具有更大的比表面積，少量添加即可達(dá)到目的。將石墨烯與聚苯乙烯發(fā)泡顆粒結(jié)合，一旦被引燃，聚苯乙烯燃燒生成氣體揮發(fā)，而石墨烯則會(huì)形成一層致密的薄膜，覆蓋在燃燒界面上隔絕空氣，起到阻燃效果。2、添加結(jié)合劑:本發(fā)明采用